JP6206816B2 - 封止高分子アクチュエータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極層間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子に関し、特に、外部環境から遮断する封止構造を有する封止高分子アクチュエータの製造方法に関する。

各種電子機器において、小型で且つ軽量で柔軟性に富むアクチュエータの必要性が高まっており、この要求に対して、高分子伸縮式の高分子アクチュエータ素子が期待されている。高分子アクチュエータ素子には、電解質として水を用いているものがあり、この水を用いた高分子アクチュエータ素子は、水分が蒸発すると動作しなくなるため、高分子アクチュエータ素子の全体を包み込むように被覆した封止構造をとる必要があった。また、電解質として有機溶媒やイオン液体など水以外のものを用いる高分子アクチュエータ素子であっても、結露や過湿などによる悪影響を避けるため、同様な封止構造を必要とする場合があった。

このような封止構造をとった封止高分子アクチュエータとして、特許文献１では、図１４に示す高分子アクチュエータ９００が提案されている。図１４は、従来例の高分子アクチュエータ９００の構造を説明した断面図である。図１５は、従来例の高分子アクチュエータ９００の製造方法を説明する断面図である。

図１４に示す従来例の高分子アクチュエータ９００は、アクチュエータ本体９１５と、アクチュエータ本体９１５を挟んで配設された電極９２５ａ及び電極９２５ｂと、電極９２５ａ及び電極９２５ｂの外側に配設された金属層９４４と、電極９２５ａ及び電極９２５ｂに電圧を印加する導電線９４２と、それら全体を包むように被覆する封止フィルム９３０と、を備えて構成されている。そして、封止フィルム９３０は、外気を遮断する性能をもっている。これにより、アクチュエータ本体９１５、電極９２５ａ及び電極９２５ｂが外部と遮断されているので、高分子アクチュエータ９００を、水中、溶媒中、空気中等の各種雰囲気中で長期間にわたって特性を良好に維持しながら安定して動作させることができるとしている。更に、封止フィルム９３０がアクチュエータ全体（アクチュエータ本体９１５、電極９２５ａ及び電極９２５ｂ）を保護するものとして作用しているとしている。

また、特許文献１の従来例では、高分子アクチュエータ９００は、次の手順で作製することができるとしている。先ず、図１５の（Ｂ１）に示すように、封止フィルム９３０（高分子フィルム）上に電極９２５ａと別の封止フィルム９３０上に電極９２５ｂを形成する。次に、図１５の（Ｂ２）に示すように、上記の積層体の電極９２５ａ及び電極９２５ｂに導電線９４２を配置して、導電性接着剤９４３を用いて固定する。なお、導電線９４２は、電気絶縁性の熱可塑性樹脂からなる高分子被膜９４９によって被覆されている。次に、図１５の（Ｂ３）に示すように、アクチュエータ本体９１５を挟んで、図１５の（Ｂ２）に示す一方の積層体の電極９２５ａと他方の積層体の電極９２５ｂをアクチュエータ本体９１５に対向させて配置する。次に、図１５の（Ｂ４）では図示していないが、封止フィルム（高分子フィルム）９３０を外側として、アクチュエータ本体９１５の対向する面に、積層体の電極９２５ａ及び電極９２５ｂを加熱圧着する。その後、加熱圧着体を４０℃、９０％の雰囲気中に１時間放置し、加湿する。最後に、図１５の（Ｂ５）では図示していないが、一対の積層体の封止フィルム（高分子フィルム）９３０同士を加熱圧着して封止を行う。この時、一対の導電線９４２は封止フィルム（高分子フィルム）の外部に取り出される。このようにして、図１４に示す高分子アクチュエータ９００が完成する。

特開２００８−３５６８２号公報

しかしながら、従来例では、封止フィルム９３０として、通気性及び吸水性を有する高分子フィルムを用いているので、高度な封止が必要な場合には封止性能が不足する場合があった。また、一対の封止フィルム９３０同士を加熱圧着して封止を行うようにしているので、この圧着部分の処理が難しく、特に、導電線９４２部分からの水分の侵入或いは放出を抑える工夫が必要であった。以上のようなことにより、高分子アクチュエータ９００に対して侵入或いは放出する水分が存在し、この水分により、高分子アクチュエータ９００の性能が劣化すると言う課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、高分子アクチュエータ素子の封止を確実にしかも容易に行うことができる封止高分子アクチュエータの製造方法を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の封止高分子アクチュエータの製造方法は、一対の電極層間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子と、前記高分子アクチュエータ素子を全体的に包み込むように被覆する封止部材と、を備えた封止高分子アクチュエータの製造方法であって、前記高分子アクチュエータ素子に前記封止部材である封止樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、前記封止樹脂層の外側にポリシラザンを塗布する被覆工程と、前記ポリシラザンに紫外線を照射して前記ポリシラザンを前記封止部材である酸化シリコン膜とする紫外線照射工程と、を有することを特徴としている。

これによれば、本発明の封止高分子アクチュエータの製造方法は、高分子アクチュエータ素子に封止部材である封止樹脂層と酸化シリコン膜を形成する工程を有しているので、高分子アクチュエータ素子を封止性能の良い封止部材で容易に封止することができる。特に、ポリシラザンに紫外線を照射して酸化シリコン膜の封止部材が容易に得られるので、高温を用いてポリシラザンを硬化する場合や高価な真空装置を用いて酸化シリコン膜を成膜する場合と比較して、容易に酸化シリコン膜を作製することができる。これらのことにより、高分子アクチュエータ素子の封止を確実にしかも容易に行うことができる。

本発明の封止高分子アクチュエータの製造方法は、高分子アクチュエータ素子を封止性能の良い封止部材（封止樹脂層及び酸化シリコン膜）で容易に封止することができる。特に、ポリシラザンに紫外線を照射して酸化シリコン膜の封止部材が容易に得られるので、高温を用いてポリシラザンを硬化する場合や高価な真空装置を用いて酸化シリコン膜を成膜する場合と比較して、容易に酸化シリコン膜を作製することができる。これらのことにより、高分子アクチュエータ素子の封止を確実にしかも容易に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータの製造方法を説明する構成図であって、封止高分子アクチュエータの斜視図である。 本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータを説明する構成図であって、図１に示すＺ１側から見た上面図である。 本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータを説明する構成図であって、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータを説明する構成図であって、図２に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータに用いた高分子アクチュエータ素子の動作原理について説明した模式図である。 本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータにおいて使用する封止樹脂の化学構造式である。 本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータにおいて使用するポリシラザン及び酸化シリコンの化学構造式である。 本発明の第１実施形態における封止高分子アクチュエータの製造方法を説明する断面工程図である。 本発明の第２実施形態に係わる封止高分子アクチュエータの製造方法を説明する構成図であって、封止高分子アクチュエータの斜視図である。 本発明の第２実施形態の封止高分子アクチュエータを説明する構成図であって、図９に示すＺ１側から見た上面図である。 本発明の第２実施形態の封止高分子アクチュエータを説明する構成図であって、図１０に示すＸＩ−ＸＩ線における断面図である。 本発明の第２実施形態の封止高分子アクチュエータを説明する構成図であって、図１０に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線における断面図である。 本発明の第２実施形態における封止高分子アクチュエータの製造方法を説明する断面工程図である。 従来例の高分子アクチュエータの構造を説明した断面図である。 従来例の高分子アクチュエータの製造方法を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
先ず、封止高分子アクチュエータＦ１１について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１の製造方法を説明する構成図であって、封止高分子アクチュエータＦ１１の斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１を説明する構成図であって、図１に示すＺ１側から見た上面図である。図３は、本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１を説明する構成図であって、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。図４は、本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１を説明する構成図であって、図２に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。

本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１は、図１及び図２に示すような外観を呈し、図３に示すように、一対の電極層１２間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子１３と、高分子アクチュエータ素子１３を全体的に包み込むように被覆する封止部材１５と、を備えて構成される。また、本発明の第１実施形態では、封止部材１５として、高分子アクチュエータ素子１３の外側に形成された封止樹脂層Ｊ５と、封止樹脂層Ｊ５の外側に形成された酸化シリコン膜のシリカ層Ｓ５と、で構成している。他に、封止高分子アクチュエータＦ１１には、図３及び図４に示すように、一対の電極層１２のそれぞれと電気的に接続された一対の端子部材１９と、高分子アクチュエータ素子１３と併設された接続部材１７と、を有している。

先ず、封止高分子アクチュエータＦ１１の高分子アクチュエータ素子１３は、図３に示すように、電解質層１１と、電解質層１１の厚さ方向の両面に設けられた一対の電極層１２と、を備えて構成される。そして、一対の電極層１２のそれぞれと電気的に接続した一対の端子部材１９から電力を供給すると、一対の電極層１２間の電圧に応じて、この高分子アクチュエータ素子１３が変形するようになっている。

ここで、本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１に用いた高分子アクチュエータ素子１３について、その動作原理を簡単に説明する。図５は、高分子アクチュエータ素子１３の動作原理について説明した模式図であって、図５（ａ）は、本発明の第１実施形態の電解質層１１と一対の電極層１２におけるイオンを模式化した図であり、図５（ｂ）は、本発明の第１実施形態の電極層１２に電圧が印加された状態を示している。

図５（ａ）に示すように、高分子アクチュエータ素子１３は、対向配置された一対の電極層１２と、一対の電極層１２との間に設けられた電解質層１１と、を有し、それぞれの層の中には、陽イオンＣＡと陰イオンＡＮが分散されている。そして、図５（ｂ）に示すように、一対の電極層１２間に電圧が印加されると、一対の電極層１２間に挟まれている電解質層１１内に電界が発生して、一方の電極層１２Ａ（１２）に陽イオンＣＡが移動するとともに、他方の電極層１２Ｂ（１２）に陰イオンＡＮが移動する。このため、一方側を支持して支点ＰＰ（支持部分）とすると、高分子アクチュエータ素子１３への電界の方向に応じて、高分子アクチュエータ素子１３の他方側が大きく変位する。そして、この高分子アクチュエータ素子１３の他方側を作用点ＬＰ（作用部分）とすると、各種アクチュエータとして利用することができる。なお、高分子アクチュエータ素子１３への電界の方向を変えることで、高分子アクチュエータ素子１３の作用方向を変えることができるし、高分子アクチュエータ素子１３への電圧の強さを変えることで、電圧に応じて変形する変形量を変えることもできる。

次に、上述した高分子アクチュエータ素子１３について詳しく説明する。電解質層１１は、ベースとなるポリマー（樹脂材料）にイオン液体を混合したゲル状のフィルムであり、図３に示すように、一対の電極層１２に挟まれている。電解質層１１の作製は、イオン液体及び樹脂材料（ポリマー）を溶媒に溶かしてキャスト液を作製し、型枠にキャスト液をキャスティングした後、真空乾燥して溶媒を蒸発させることにより行われる。また、電解質層１１のポリマー（樹脂材料）の材質として、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等を用いることができる。

一対の電極層１２は、電解質層１１と同じベースとなるポリマー（樹脂材料）及びイオン液体と、導電性フィラーを有して構成され、ポリマー（樹脂材料）及びイオン液体中に導電性フィラーを混合してゲル状としたものである。一対の電極層１２の導電性フィラーとしては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、金粒子、白金粒子、ニッケル粒子等を用いることができる。以上のように構成された電解質層１１及び一対の電極層１２を用いると、低い電圧で大きな変位が得られるようになる。

次に、封止高分子アクチュエータＦ１１の封止部材１５について説明をする。図６は、本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１において使用する封止樹脂の化学構造式である。図７は、本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータにおいて使用するポリシラザン及び酸化シリコンの化学構造式である。

封止部材１５は、前述したように、高分子アクチュエータ素子１３の外側に形成された封止樹脂層Ｊ５と、封止樹脂層Ｊ５の外側に形成された酸化シリコン膜のシリカ層Ｓ５と、で構成している（図３を参照）。また、封止部材１５には、一対の端子部材１９を露出するための貫通孔１５ｈが厚み方向（図３に示すＺ方向）にそれぞれ設けられている。

封止部材１５の封止樹脂層Ｊ５は、図６に例示するようなパラキシリレン系ポリマーを用いており、図３に示すように、高分子アクチュエータ素子１３と一対の端子部材１９と接続部材１７とを全体的に包み込むように、高分子アクチュエータ素子１３に密着して被覆している。また、封止樹脂層Ｊ５の厚みが約１０μｍと非常に薄いのにも関わらず、水分を透過しない優れたバリア性能を有している。また、封止樹脂層Ｊ５の厚みが約１０μｍと非常に薄いので、高分子アクチュエータ素子１３の変形に対して悪影響を及ぼさない効果を奏する。また、封止樹脂層Ｊ５は、一対の電極層１２の表面の凹凸を埋めて平坦化する機能を有しており、封止樹脂層Ｊ５の外側に形成されるシリカ層Ｓ５に対して、一対の電極層１２の表面の凹凸によるシリカ層Ｓ５への悪影響を低減して、シリカ層Ｓ５を均一に成膜させる効果も奏する。

封止部材１５の酸化シリコン膜のシリカ層Ｓ５は、図７（ｂ）に例示するような骨格を有した構造をしており、封止樹脂層Ｊ５を全体的に包み込むようにして外側に形成されている。このシリカ層Ｓ５は、無機膜なので、一般に用いられている合成樹脂膜と比較して、水分を透過しないより優れたバリア性能を有している。従って、この封止部材１５により、高分子アクチュエータ素子１３に対する水分の侵入或いは放出を防ぐことができ、高分子アクチュエータ素子１３の封止を確実に行うことができる。

次に、封止高分子アクチュエータＦ１１の一対の端子部材１９は、導電性の金属材からなり、矩形の形状をしており、図３に示すように、その一端側が高分子アクチュエータ素子１３の一対の電極層１２と当接して配設され、図４に示すように、その他端側が接続部材１７の厚さ方向の両面と接するように配置されている。また、一対の端子部材１９は、その他端側で、封止部材１５の貫通孔１５ｈの部分で露出しており、この露出したパッド電極部１９ｐから、高分子アクチュエータ素子１３に電圧を付与することができる。

最後に、封止高分子アクチュエータＦ１１の接続部材１７は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Polyethylene terephthalate）等の合成樹脂を用い、シート状の形状をしており、図３に示すように、高分子アクチュエータ素子１３の側端面に当接して併設されるとともに、図４に示すように、一対の端子部材１９に挟持された位置に配設されている。この接続部材１７が設けられたことで、封止高分子アクチュエータＦ１１のこの部分を支持部分とすることができ、この部分の封止部材１５の変形を防止し、封止部材１５の耐性を向上させることができる。また、接続部材１７に対応する部分にパッド電極部１９ｐを設けることで、高分子アクチュエータ素子１３から距離を離して、外部との接続部を設けることができる。これらのことにより、封止部材１５の封止効果を向上させることができる。

以上のように、本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１は、高分子アクチュエータ素子１３と一対の端子部材１９と接続部材１７とを封止部材１５で被覆し、封止部材１５の貫通孔１５ｈにおけるパッド電極部１９ｐから、高分子アクチュエータ素子１３の一対の電極層１２間に電圧を印加することができる。これにより、封止高分子アクチュエータＦ１１は、貫通孔１５ｈ以外の部分が封止部材１５によって外部と遮断されて封止されているので、シンプルな形状でありながら、高分子アクチュエータ素子１３に対する水分の侵入或いは放出を防ぐことができ、高分子アクチュエータ素子１３の封止を確実に行うことができる。更に、封止部材１５として、優れたバリア性能を有している封止樹脂層Ｊ５とシリカ層Ｓ５を用いて構成しているので、高分子アクチュエータ素子１３に対する水分の侵入或いは放出をより防ぐことができる。

次に、封止高分子アクチュエータＦ１１の製造方法Ｐ１０１について説明する。図８は、本発明の第１実施形態における封止高分子アクチュエータＦ１１の製造方法Ｐ１０１を説明する断面工程図であって、図８（ａ）は、配設工程ＰＳ１の途中を示し、図８（ｂ）は、配設工程ＰＳ１の終了後を示し、図８（ｃ）は、樹脂層形成工程Ｐ１２の終了後を示し、図８（ｄ）は、被覆工程Ｐ１３の終了後を示し、図８（ｅ）は、紫外線照射工程Ｐ１４の終了後を示し、図８（ｆ）は、孔加工工程Ｐ１５の終了後を示し、図８（ｇ）は、切断工程ＰＶ６の終了後を示している。

本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１の製造方法Ｐ１０１は、先ず、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、各部材を配設する配設工程ＰＳ１を行う。この配設工程ＰＳ１は、図示していないキャリアフィルム上に、図８（ａ）に示すように、一方の端子部材１９（１９Ａ）、高分子アクチュエータ素子１３、接続部材１７及び支持体ＳＰを載置する。そして、図８（ｂ）に示すように、一方の端子部材１９（１９Ａ）と他方の端子部材１９（１９Ｂ）とで高分子アクチュエータ素子１３及び接続部材１７を挟持するように、他方の端子部材１９（１９Ｂ）を配設する。その際に、電気的接続を確実にするためと支持体ＳＰを把持して移動できるために、高分子アクチュエータ素子１３の電極層１２と一対の端子部材１９と、を導電性接着剤で接着させおく。なお、図１に示す支持体ＳＰは、紙面手前に向けて断面部がくるように配設されているが、説明をし易くするため、図８に示す支持体ＳＰは、端子部材１９が敷設された長手方向と同じ方向に延出して示している。

次に、封止部材１５を形成する工程を行う。

先ず、図８（ｃ）に示すように、高分子アクチュエータ素子１３に封止樹脂層Ｊ５を形成する樹脂層形成工程Ｐ１２を行う。この樹脂層形成工程Ｐ１２は、先ず、高分子アクチュエータ素子１３、接続部材１７及び支持体ＳＰの試料を真空にした蒸着室にセットする。次に、図６に例示するようなパラキシリレン系ポリマーとなる原料ダイマー粉末が加熱されて熱分解されたモノマーガスを蒸着室に導入する。そして、この反応性に富んだモノマーガスは、蒸着室中の常温の試料に接した表面で重合し、高分子のパラキシリレン系ポリマーとなり、封止樹脂層Ｊ５が形成される。このような封止樹脂層Ｊ５の形成は、常温で行なわれ、成膜時の温度上昇は数度にとどまり、封止樹脂層Ｊ５での内部応力を低く抑えることができる。しかも、蒸着室中に導入したモノマーガスが物体表面で重合して連続膜を形成するので、極薄ながら物体表面に均一な皮膜を得ることができる。

次に、図８（ｄ）に示すように、封止樹脂層Ｊ５の外側に、図７（ａ）に示すポリシラザン（ペルヒドロポリシラザン）（図８（ｄ）では、ＰＨＰＳで示している）を塗布する被覆工程Ｐ１３を行う。この被覆工程Ｐ１３は、封止樹脂層Ｊ５が形成された試料を液状のポリシラザンが満たされた容器にディッピングした後、引き上げて、所望の膜厚になるまで試料を回転している。

最後に、図８（ｅ）に示すように、ポリシラザンに紫外線を照射する紫外線照射工程Ｐ１４を行う。この紫外線照射工程Ｐ１４は、封止樹脂層Ｊ５にポリシラザンが被覆された試料に、エキシマランプを用いて、波長が１７２ｎｍの紫外線を照射する。これにより、図７（ａ）に示すポリシラザンが、図７（ｂ）に示す酸化シリコン膜となり、封止部材１５であるシリカ層Ｓ５が形成される。これにより、高温を用いてポリシラザンを硬化する場合や高価な真空装置を用いて酸化シリコン膜を成膜する場合と比較して、容易に酸化シリコン膜を作製することができる。

以上により、封止部材１５が形成されるが、本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１の製造方法Ｐ１０１では、高分子アクチュエータ素子１３に封止部材１５である封止樹脂層Ｊ５と酸化シリコン膜のシリカ層Ｓ５を形成する工程を有しているので、高分子アクチュエータ素子１３を封止性能の良い封止部材１５で容易に封止することができる。

次に、図８（ｆ）に示すように、封止部材１５に貫通孔１５ｈを設ける孔加工工程Ｐ１５を行う。孔加工工程Ｐ１５では、パッド電極部１９ｐに対応する封止部材１５の位置に、型を用いて矩形状に切れ目を入れ、その部分の封止部材１５を引き剥がしている。このようにして、貫通孔１５ｈが設けられ、パッド電極部１９ｐが外部にさらされる。これにより、パッド電極部１９ｐから高分子アクチュエータ素子１３の一対の電極層１２間に電圧を印加するための貫通孔１５ｈを容易に作製することができる。また、型を用いて切れ目を入れる加工の際に、接続部材１７が加工圧の受け部になるので、孔明け加工をし易くできる。また、高分子アクチュエータ素子１３に併設させた接続部材１７の部分で、孔明け加工を行っているので、高分子アクチュエータ素子１３への悪影響を低減することができる。

最後に、図８（ｇ）に示すように、余分な支持体ＳＰを切断する切断工程ＰＶ６を行う。切断工程ＰＶ６では、封止部材１５からはみ出している部分の支持体ＳＰを、型を用いて切断している。

このようにして、本発明の第１実施形態の封止高分子アクチュエータＦ１１を作製することができる。

以上のように構成された本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１の製造方法Ｐ１０１における、効果について、以下に纏めて説明する。

本発明の第１実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ１１の製造方法Ｐ１０１は、高分子アクチュエータ素子１３に封止部材１５である封止樹脂層Ｊ５と酸化シリコン膜のシリカ層Ｓ５を形成する工程を有しているので、高分子アクチュエータ素子１３を封止性能の良い封止部材１５で容易に封止することができる。特に、ポリシラザンに紫外線を照射して酸化シリコン膜の封止部材１５が容易に得られるので、高温を用いてポリシラザンを硬化する場合や高価な真空装置を用いて酸化シリコン膜を成膜する場合と比較して、容易に酸化シリコン膜を作製することができる。これらのことにより、高分子アクチュエータ素子１３の封止を確実にしかも容易に行うことができる。

また、パッド電極部１９ｐに対応する位置の封止部材１５に貫通孔１５ｈを設ける孔加工工程Ｐ１５を有しているので、パッド電極部１９ｐから高分子アクチュエータ素子１３の一対の電極層１２間に電圧を印加することができる。このことにより、シンプルな形状でありながら、高分子アクチュエータ素子１３に対する水分の侵入或いは放出を防ぐことができる封止高分子アクチュエータＦ１１を容易に作製することができる。更に、また、高分子アクチュエータ素子１３に併設させた接続部材１７の部分で、孔明け加工を行っているので、高分子アクチュエータ素子１３への悪影響を低減することができる方法である。

［第２実施形態］
先ず、封止高分子アクチュエータＦ２１について説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ２１の製造方法を説明する構成図であって、封止高分子アクチュエータＦ２１の斜視図である。図１０は、本発明の第２実施形態の封止高分子アクチュエータＦ２１を説明する構成図であって、図９に示すＺ１側から見た上面図である。図１１は、本発明の第２実施形態の封止高分子アクチュエータＦ２１を説明する構成図であって、図１０に示すＸＩ−ＸＩ線における断面図である。図１２は、本発明の第２実施形態の封止高分子アクチュエータＦ２１を説明する構成図であって、図１０に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線における断面図である。また、第２実施形態の封止高分子アクチュエータＦ２１は、第１実施形態に対し、封止樹脂層Ｊ５を設けていない構成が主に異なる。なお、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明の第２実施形態の封止高分子アクチュエータＦ２１は、図９及び図１０に示すような外観を呈し、図１１に示すように、一対の電極層１２間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子１３と、高分子アクチュエータ素子１３を全体的に包み込むように被覆する封止部材２５と、を備えて構成される。他に、封止高分子アクチュエータＦ２１には、図１１及び図１２に示すように、一対の電極層１２のそれぞれと電気的に接続された一対の端子部材２９と、高分子アクチュエータ素子１３と併設された接続部材２７と、を有している。

先ず、封止高分子アクチュエータＦ２１の高分子アクチュエータ素子１３は、第１実施形態と同様な高分子アクチュエータ素子を用いており、図１１に示すように、電解質層１１と、電解質層１１の厚さ方向の両面に設けられた一対の電極層１２と、を備えて構成される。そして、一対の電極層１２のそれぞれと電気的に接続した一対の端子部材２９から電力を供給すると、一対の電極層１２間の電圧に応じて、この高分子アクチュエータ素子１３が変形するようになっている。

次に、封止高分子アクチュエータＦ２１の封止部材２５は、第１実施形態と同様に、図７（ｂ）に例示するような骨格を有した酸化シリコン膜を用いており、高分子アクチュエータ素子１３と一対の端子部材２９の一部と接続部材２７とを全体的に包み込むように、高分子アクチュエータ素子１３に密着して被覆している。この封止部材２５は、無機膜なので、一般に用いられている合成樹脂膜と比較して、水分を透過しないより優れたバリア性能を有している。従って、この封止部材２５により、高分子アクチュエータ素子１３に対する水分の侵入或いは放出を防ぐことができ、高分子アクチュエータ素子１３の封止を確実に行うことができる。

次に、封止高分子アクチュエータＦ２１の一対の端子部材２９は、導電性の金属材からなり、矩形の形状をしている。一方の端子部材２９Ａは、図１１に示すように、その一端側が高分子アクチュエータ素子１３の一方の電極層１２Ａ（１２）と当接して配設され、その他端側が封止部材２５を貫通して外側に露出している。また、他方の端子部材２９Ｂは、図示はしていないが、同様にして、その一端側が高分子アクチュエータ素子１３の他方の電極層１２Ｂ（１２）と当接して配設され、その他端側が封止部材２５を貫通して外側に露出している。この露出した他端側の端子部材２９（２９Ａ、２９Ｂ）から、高分子アクチュエータ素子１３に電圧を付与することができる。

最後に、封止高分子アクチュエータＦ２１の接続部材２７は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂を用い、シート状の形状をしており、図１１に示すように、高分子アクチュエータ素子１３の側端面に当接して併設されるとともに、図１２に示すように、一対の端子部材２９（２９Ａ、２９Ｂ）の間に介在した位置に配設されている。この接続部材２７が設けられたことで、封止高分子アクチュエータＦ２１のこの部分を支持部分とすることができ、この部分の封止部材２５の変形を防止し、封止部材２５の耐性を向上させることができるので、封止部材２５の封止効果を向上させることができる。

以上のように、本発明の第２実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ２１は、高分子アクチュエータ素子１３と一対の端子部材２９（２９Ａ、２９Ｂ）の一部と接続部材２７とを封止部材２５で被覆し、露出した一対の端子部材２９（２９Ａ、２９Ｂ）から、高分子アクチュエータ素子１３の一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）間に電圧を印加することができる。これにより、封止高分子アクチュエータＦ２１は、封止部材２５によって外部と遮断されて封止されているので、シンプルな形状でありながら、高分子アクチュエータ素子１３に対する水分の侵入或いは放出を防ぐことができ、高分子アクチュエータ素子１３の封止を確実に行うことができる。更に、封止部材２５として、優れたバリア性能を有している酸化シリコン膜を用いて構成しているので、高分子アクチュエータ素子１３に対する水分の侵入或いは放出をより防ぐことができる。

次に、封止高分子アクチュエータＦ２１の製造方法Ｐ１０２について説明する。図１３は、本発明の第２実施形態における封止高分子アクチュエータＦ２１の製造方法Ｐ１０２を説明する断面工程図であって、図１３（ａ）は、配設工程ＰＳ１の途中を示し、図１３（ｂ）は、配設工程ＰＳ１の終了後を示し、図１３（ｃ）は、被覆工程Ｐ２３の終了後を示し、図１３（ｄ）は、紫外線照射工程Ｐ２４の終了後を示し、図１３（ｅ）は、切断工程ＰＶ６の終了後を示している。

本発明の第２実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ２１の製造方法Ｐ１０２は、先ず、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、各部材を配設する配設工程ＰＳ１を行う。この配設工程ＰＳ１は、図示していないキャリアフィルム上に、図１３（ａ）に示すように、一方の端子部材２９Ａ、高分子アクチュエータ素子１３及び接続部材２７を載置する。なお、一方の端子部材２９Ａには、その後の工程中で把持される支持部Ｓｐが設けられている。

次に、配設工程ＰＳ１は、図１３（ｂ）に示すように、他方の端子部材２９Ｂを高分子アクチュエータ素子１３の電極層１２Ｂ側に配設する。その際に、電気的接続を確実にするためと端子部材２９Ａに設けられた支持部Ｓｐを把持して移動できるために、高分子アクチュエータ素子１３の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）と一対の端子部材２９（２９Ａ、２９Ｂ）と、を導電性接着剤で接着させおく。

次に、封止部材２５を形成する工程を行う。

先ず、図１３（ｃ）に示すように、高分子アクチュエータ素子１３の外側に、図７（ａ）に示すポリシラザン（ペルヒドロポリシラザン）を塗布する被覆工程Ｐ２３を行う。この被覆工程Ｐ２３は、高分子アクチュエータ素子１３を液状のポリシラザンが満たされた容器にディッピングした後、引き上げて、所望の膜厚になるまで試料を回転している。

次に、図１３（ｄ）に示すように、ポリシラザンに紫外線を照射する紫外線照射工程Ｐ２４を行う。この紫外線照射工程Ｐ２４は、高分子アクチュエータ素子１３にポリシラザンが被覆された試料に、エキシマランプを用いて、波長が１７２ｎｍの紫外線を照射する。これにより、図７（ａ）に示すポリシラザンが、図７（ｂ）に示す酸化シリコン膜となり、封止部材２５が形成される。これにより、高分子アクチュエータ素子１３を封止性能の良い封止部材２５で容易に封止することができる。特に、ポリシラザンに紫外線を照射して酸化シリコン膜の封止部材２５が容易に得られるので、高温を用いてポリシラザンを硬化する場合や高価な真空装置を用いて酸化シリコン膜を成膜する場合と比較して、容易に酸化シリコン膜を作製することができる。

最後に、図１３（ｅ）に示すように、余分な支持部Ｓｐを切断する切断工程ＰＶ６を行う。切断工程ＰＶ６では、型を用いて、支持部Ｓｐを切断している。

このようにして、本発明の第２実施形態の封止高分子アクチュエータＦ２１を作製することができる。

以上のように構成された本発明の第２実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ２１の製造方法Ｐ１０２における、効果について、以下に纏めて説明する。

本発明の第２実施形態に係わる封止高分子アクチュエータＦ２１の製造方法Ｐ１０２は、高分子アクチュエータ素子１３に酸化シリコン膜の封止部材２５を形成する工程を有しているので、高分子アクチュエータ素子１３を封止性能の良い封止部材２５で容易に封止することができる。特に、ポリシラザンに紫外線を照射して酸化シリコン膜の封止部材２５が容易に得られるので、高温を用いてポリシラザンを硬化する場合や高価な真空装置を用いて酸化シリコン膜を成膜する場合と比較して、容易に酸化シリコン膜を作製することができる。これらのことにより、高分子アクチュエータ素子１３の封止を確実にしかも容易に行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

＜変形例１＞
上記第１実施形態では、樹脂層形成工程Ｐ１２及び被覆工程Ｐ１３において、支持体ＳＰを掴んで工程を行っていたが、端子部材１９のパッド電極部１９ｐに対応する位置を治具で掴み、工程を行うようにしても良い。これにより、治具で掴んだ部分には、封止樹脂層Ｊ５及びシリカ層Ｓ５が形成されず、治具から取り外した際には、この部分に開口部が自ずと形成される。このことにより、この開口部を貫通孔とし、貫通孔１５ｈを設ける孔加工工程Ｐ１５を省略することができるので、封止高分子アクチュエータＦ１１の作製を容易にすることができる。

＜変形例２＞
上記第１実施形態では、封止樹脂層Ｊ５として、パラキシリレン系ポリマーを蒸着により形成したが、封止樹脂層Ｊ５はポリマーフィルムにて形成されていても良い。この場合に、封止樹脂層Ｊ５と高分子アクチュエータ素子１３の間に粘着剤を介していても良い。封止樹脂層Ｊ５として用いることができるポリマーフィルムとしては、透湿性の小さいポリマーが好ましく、さらに無機膜を蒸着して透湿性を抑えたフィルムを用いても良い。

＜変形例３＞
上記第２実施形態の封止高分子アクチュエータＦ２１の外側に、更に封止樹脂層を形成してもよい。

＜変形例４＞
上記実施形態では、接続部材（１７、２７）を好適に用いたが、接続部材（１７、２７）を用いない構成でも良い。

本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

１２、１２Ａ、１２Ｂ 電極層
１３ 高分子アクチュエータ素子
１５、２５ 封止部材
Ｊ５ 封止樹脂層
Ｐ１２ 樹脂層形成工程
Ｐ１３、Ｐ２３ 被覆工程
Ｐ１４、Ｐ２４ 紫外線照射工程
Ｆ１１、Ｆ２１ 封止高分子アクチュエータ
Ｐ１０１、Ｐ１０２ 封止高分子アクチュエータの製造方法

Claims (1)

1. 一対の電極層間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子と、
   前記高分子アクチュエータ素子を全体的に包み込むように被覆する封止部材と、を備えた封止高分子アクチュエータの製造方法であって、
   前記高分子アクチュエータ素子に前記封止部材である封止樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
   前記封止樹脂層の外側にポリシラザンを塗布する被覆工程と、
   前記ポリシラザンに紫外線を照射して前記ポリシラザンを前記封止部材である酸化シリコン膜とする紫外線照射工程と、を有することを特徴とする封止高分子アクチュエータの製造方法。